我国体育场馆扩声设计概要-广院版

我国体育场馆扩声设计概要-广院版第一页，共42页。一．当前体育场馆扩声系统建设的主要特点

1．更加注重最终扩声效果由于目前建设的体育场馆大都需要满足大型体育比赛的开、闭幕式或文艺演出及群众集会的需要，同时随着国家相关设计及验收标准的逐步完善，目前体育场馆的扩声系统在音质、音色、响度以及主观听觉感受等方面，都有了较大的提高，同时，观众席和场地的效果差别也越来越小。第二页，共42页。一．当前体育场馆扩声系统建设的主要特点

2．系统可靠性要求越来越严格新建的体育场馆，大都为了举办奥运会、亚运会、全运会、城运会等大型综合性比赛以及专项的国际比赛，因此，其扩声子系统的可靠性要求也越来越高，根据相关技术水平的发展，系统及设备热备份、功放及信号传输故障自动检测等功能逐渐应用于各类新建系统当中。第三页，共42页。一．当前体育场馆扩声系统建设的主要特点

3．多级自动优先播出功能为应付火灾等突发事件，在举办比赛或进行大型集会时，体育场馆的扩声系统均需要与消防报警中心、指挥控制中心等地进行联动播出，且必须保证系统具备自动多级播出功能。同时，还应具备现场调整分区播出的能力，避免大面积广播时引起更大的混乱。第四页，共42页。一．当前体育场馆扩声系统建设的主要特点

4．声污染的控制对于体育场而言，其建筑结构通常不会完全封闭，一旦扩声系统扬声器设置不尽合理，则会使场内直达声大量外溢，形成声污染。因此，建筑规划人员充分考虑人口聚集数量、全年风向变化等因素，做好体育场的选址和结构处理工作；另一方面，扩声系统设计人员也应该不断学习掌握国外的先进理念和技术，通过合理配置系统，最大限度地控制声外溢。第五页，共42页。二．体育场馆扩声系统的基本结构1．基本的扩声系统结构示意图由于体育场馆内听音区的范围非常大，因此，其扩声系统的难点更多地体现在声场设计上，在系统主要构成环节上则与其他扩声系统并无太大区别。第六页，共42页。

由于现代体育场馆大都需要承办重要的国际赛事，因此在系统安全性、稳定性以及音质方面的要求也不断提升，采用备份方式是目前工程技术人员提高系统安全性的一个通常的手段，根据资金投入的情况，备份亦可分为“局部环节备份”和“全通道备份”。此外，为进一步降低信号传输衰减、保证信号质量（尤其是功率放大器输出信号的质量），能极大缩短功率放大器和扬声器之间距离的多功放机房配置也越来越多地得到应用（尤其是在体育场系统中），由此产生的数字化远程信号传输亦成为目前体育场馆扩声系统的常用配置方式。2．衍生系统结构第七页，共42页。2．衍生系统结构第八页，共42页。2．衍生系统结构第九页，共42页。三．扩声系统主扬声器的布局方式、特点

通常来讲，体育场的扬声器布局大都采用三种方式：集中式、分散式以及集中与分散相结合的方式；体育馆则通常采用两种方式：集中式和分散式。

集中布局方式的通常做法是采用大功率、长冲程的扬声器系统，集中组成扬声器阵列，向各个方向的听音区进行覆盖。体育场中，大都将该阵列吊装于西侧看台（主席台方向）中央上部位置的马道下，无棚盖的体育场则通常安装于西侧看台（主席台方向）的后部顶端；而体育馆中，则通常吊装于场地中央上方位置的马道下。1．集中方式：第十页，共42页。集中式布局的优点如下：在主席台讲话时，观众的声像一致感相对较好。接近于点声源发声，声音达到听音区位置的时间基本一致，易于控制、调整。除扬声器所吊挂的看台以外，其他看台所受到的反射声干扰较小。通常来讲，集中式扬声器组与扩声机房的距离相对较短，线路所造成的损耗较小。由于扬声器数量相对较少，因此，相对于分散式，具有较好的性价比。第十一页，共42页。第十二页，共42页。第十三页，共42页。集中式布局的缺点如下：为满足超远距离覆盖的需要，对单只扬声器系统的要求较高，扬声器可选择的范围较小。如若扬声器指向性控制不当或体育场的密闭性不好，则会产生较大的声外溢现象，造成声污染。体育场中，由扬声器组对面看台（通常为东看台）及其棚盖或看台所造成的反射声干扰，将对主席台方向（通常为西看台）产生较大影响。体育场中，由于通常选用号角扬声器，因此，音质相对较差，同时，当遇有大风天气时，则会产生“高频飘移”现象，影响扬声器的远距离覆盖。遇有大型开、闭幕式文艺表演时，距离集中覆盖扬声器较远的区域内如有演员参与演出，则其听到的声音会有数百毫秒的延时，因此，必须采用旗语等方式对其表演进行指挥，否则肯定会造成演员之间动作的不一致。第十四页，共42页。集中式布局的缺点如下：马道或吊装棚架需要有足够的载荷能力，且扬声器组安装以及角度调整非常困难。受建筑结构影响，可能会产生少量的听音盲区。第十五页，共42页。2．分散方式：

分散布局方式的通常做法是选用恰当的扬声器系统，根据听音区位置分布和建筑结构特点，分散布置、分别覆盖不同的听音区。分散方式同样具有其优缺点。

第十六页，共42页。2．分散方式：第十七页，共42页。2．分散方式：第十八页，共42页。第十九页，共42页。第二十页，共42页。第二十一页，共42页。第二十二页，共42页。分散式布局的优点如下：单只扬声器的要求较低，声学特性指标容易达到，可选择的范围大。相对于集中式布局，分散的扬声器距离观众席较近，直达声较强，反射声的干扰小，有利于提高清晰度；同时，声功率较小，使声音不易外泻，降低声污染。马道或吊装棚架的载荷较小，且扬声器安装以及角度调整较为容易。通过适当的扬声器配置和布局，可以保证听音区内没有声音死区，声场均匀度较好。扬声器系统覆盖范围清晰，易于进行分区分组控制。第二十三页，共42页。分散式布局的缺点如下：由于看台高低不同或扬声器所吊装的马道位置的高低不同，使得声音到达观众席位置的时间可能不同，容易造成声场交叉干涉现象，同时需要细分扬声器组并增加控制手段以调整系统延时，控制调整相对复杂。对所有观众席而言，并没有一个大致的声像位置，声像一致性较差。扬声器数量较多，管线路由复杂，施工量大，且个别扬声器距离控制机房会很远，线路衰减大，需要加大线缆直径。第二十四页，共42页。3．集中与分散相结合方式：

集中与分散相结合的布局方式，大都应用在体育场扩声系统中，其通常做法是在西看台（主席台方向）上方设置集中扬声器组，分别向东看台、南看台、北看台以及场地区域进行覆盖，而西看台区域，则选择适用的扬声器进行分散布局、分区覆盖，同时在集中扬声器组被遮挡而形成的听音盲区内，也配置适当的扬声器进行补充。第二十五页，共42页。

集中与分散相结合的方式，除了避免了部分听音盲区外，并没有从根本上改善集中式或分散式存在的其他缺点。而且，分散布局的扬声器与集中布局的扬声器组之间产生了一定频段范围内的延时问题，这将影响到分散布局覆盖区域内的语言清晰度。因此，如何调整分散布局的扬声器的延时将成为工程技术人员必须面对的一个严峻问题，而且这种布局方式所产生的通常是水平距离延时，在调整一个分散布局的扬声器与集中扬声器组之间延时的同时，还要兼顾其与相邻的两个分散扬声器之间的延时情况，调整起来异常繁琐，非常容易造成分散布局扬声器之间的延时现象。不建议采用，如要采用，也应该以集中扩声为主，分散的扬声器仅仅作为主扬声器覆盖盲区的补充。第二十六页，共42页。四．扬声器的选择原则：满足声压级、频率传输特性等硬性指标的需要。良好的指向性控制能力，指向角准确，且边缘衰减效应好。在预算允许情况下，选用全频系统，尽可能提高音质。充分考虑重量、吊挂等安装便利性条件以及防水防潮等使用条件。

第二十七页，共42页。四．扬声器的选择方法：理论计算及计算机模拟通过扬声器指向性因数（Qd值）来推导混响半径Dc，获取扬声器最直达声覆盖的最大可用距离。通过扬声器指向角，并根据建筑结构、吊挂角度等确定扬声器覆盖区域。通过扬声器最大声压级（SPL），计算扬声器在覆盖区域的最大声压级。第二十八页，共42页。四．扬声器的选择方法：理论计算及计算机模拟计算机仿真模型的准确性扬声器安装位置及角度的可实现性

厂商提供的相关扬声器性能数据的可靠性

第二十九页，共42页。1．功率信号的传输馈线阻抗要计入功率放大器的内阻，较长的馈线将使内阻增大，功放的阻尼系数将减小，这将影响到功放的瞬态相应，使音质变差。馈线过长，则会使相关信号的一部分功率损耗在传输馈线上，若功放裕量不够，则无法充分发挥扬声器性能。若如馈线过长，电路传输中的“集肤效应”则容易引起信号的高频衰减，影响音质。五．信号传输第三十页，共42页。定压传输方式：由于在传输线上的电压较高、电流较小，因此传输距离较远，同时可以选用相对较细线径的电缆。但由于在信号流程中增加了升压、降压两个环节，所以，系统稳定性、可靠性以及最终音质均会受到一定的影响。目前，在新建的体育场馆项目中，出于对音质方面的重视，已基本不采用此种传输方式。定阻传输方式：在定阻传输中，为避免上述的功放内阻增大、线缆功率损耗以及“集肤效应”所造成的高频衰减等问题，一方面需要选用线径较大、支数较多（多股导线并联）的电缆，以有效降低线缆阻抗、减小“集肤效应”；另一方面应尽量缩小功率放大器和扬声器之间的距离，采用多功放机房的布局方式，根据具体建筑情况，在每一组扬声器附近尽可能就近设置配套的功率放大器机房。有源扬声器系统：在体育场馆内采用有源扬声器亦可成为一种不错的选择，它完全不存在上述功率信号传输的各种问题，只是需要远程监控扬声器的工作状态。第三十一页，共42页。2．音频信号的传输

正常情况下，话筒（MIC）以及线路（LINE）信号可通过普通音频安装电缆进行传输，如对音质要求较高，也可采用4芯星绞电缆并加大线径，以提高信号的抗干扰能力。但如果电缆长度过长，如体育场中在场地远端布放信号接口或在不同看台区域设置分控机房等，则建议采用光缆进行信号传输。但设计人员应根据系统造价、场地功能等予以综合考虑。例如图3所示的系统架构中，笔者认为从主机房至分控机房的信号传输应采用光缆，而远端场地接口由于很少有机会使用，所以其至主机房之间采用光缆传输则可能不具备太好的性价比，所以，直接采用模拟电缆也罢。第三十二页，共42页。1．体育展示的需要

体育展示的广义概念是指在奥运会等大型体育比赛中，根据体育项目的竞赛规则、规程和传统惯例，通过现场广播、图像显示屏、记分屏等介质，利用音乐、视频影像、现场文艺表演和现场评论等方法的精确编排，展示体育精神，烘托现场氛围的一种综合性表现手法。体育展示的控制位置最好设置在赛场边，以便于有关工作人员充分感受比赛氛围，并随时调整播出内容。六．其他需要注意的问题第三十三页，共42页。需配置流动性的音频调控设备（小型调音台等），并能方便地与主系统连接，以便根据体育展示需要，在现场内流动使用。体育展示需要多只话筒，话筒最好为头戴式，以便向观众提供多种语言的现场情况播报，并通过现场播音调动场内气氛。应配置硬盘式即时播放设备，在某些对抗性较强的比赛（如篮球等）中，根据场上需要，迅速、即时地播出相匹配的节目信号片断（如加油声、进攻和防守的提示等），以提高观众及运动员情绪。个别有现场表演的项目（如篮球宝贝在比赛暂停期间的舞蹈等），可适当配置一定的DJ设备。第三十四页，共42页。2．媒体运行的需要

媒体坐席的扩声控制：

根据国际惯例，媒体座席（包括电视解说员席、文字工作者席等）通常位于看台的黄金位置，处于其他观众席当中。但根据媒体工作的具体需要，该部分座席通常希望主扩声系统的音量尽可能的小，以便于媒体工作人员全身心投入工作，在电视解说员席部分，甚至要求最好听不到现场扩声信号，以保证其解说效果。充分了解体育场馆的功能，最好能请业主方确定今后场馆运行中媒体座席的大致区域。尽量选用指向性控制能力好、指向角较窄的扬声器覆盖相关区域，扬声器覆盖范围的划分要尽可能地细致。最好做到每一组或每一个扬声器均独立可控，以便于后期调整。第三十五页，共42页。

现场扩声对媒体转播拾音的干扰：

在进行体育比赛的转播和录制时，电视媒体单位通常会在比赛现场设置大量的拾音器，以获取现场的同期声，使电视转播更有现场感。这些拾音器将不可避免地拾取到这些扩声信号，一旦不同的拾音器拾取的扩声信号有较大时差时，则会在电视媒体的现场声中听到明显的“双声”或“多重声”现象，形成了主扩声系统对媒体用拾音器的干扰。在场地范围相对较大的体育场中，产生这种现象的几率会更大。其实这个问题的产生，归根结底是由于每一组扬声器距离其覆盖范围之间的距离数值不同所造成的，所以，设计人员应均衡布置全场的扬声器系统，使全场内每一组扬声器与其覆盖区域之间的距离大致相当，这样就可以避免上述问题。由此也不难发现，采用集中式扩声（尤其是体育场内，采用以西看台为中心的集中式扩声），将很难回避上述问题。第三十六页，共42页。3．单项体育运动的具体需求

比赛不同，对场馆的具体要求也有所不同。尤其是花样游泳、体操、马术中的盛装舞步等需要音乐配合的赛事。在此仅以花样游泳为例，对其具体需求加以简单说明。必须配备能够提供足够声压的水下扬声器系统。运动员听到的声音会经常在水下扬声器和主扬声器之间进行转换，两者重放的声音，对运动员而言不能有较大时差，因此需要配备一定的延时设备以校正时差。花样游泳通常由现场裁判掌握比赛开始时间并播放相关的比赛音乐，扩声系统需准备一个内置各种放音设备的小型流动机箱，并在现场裁判处预留与主系统的接口。由于比赛人员来自世界各地，节目载体亦有所不同，同时，为避免因节目转录过程中产生信号时长变化等原因而造成的不必要的纠纷，原